Эволюция наноразмерных пленочных и островковых структур Me/InP(GaAs) и MexOу/InP(GaAs)(Me=V,Co) в процессе термооксидирования

• Автор: Лапенко, Александр Александрович
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 214 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Свойства поверхности 1пР и СаАэ.

1.2 Свойства наноразмерных образований

1.2.1 Теоретическое моделирование наночастиц

1.2.2 Геометрическая структура

1.2.3 Электронная структура.

1.2.4 Реакционная способность.

1.3 Получение веществ в наноразмерном состоянии методом электровзрыва.

1.3.1 Электровзрывной синтез наночастиц.

1.4 Создание тонкоплночных структур методом ионноплазменного синтеза.

1.5 Собственное окисление 1пР и СаА8.
1.6 Основные принципы хемостэмулированного окисления сложных полупроводников АШВУ
1.6.1 Обзор тонкоплночных структур на основе оксидов ванадия, полученных различными методами.
1.6.1.1 Общая характеристика оксидов ванадия.
1.6.1.2 Оксиды ванадия как составная часть тонкоплночных структур.
Глава . Методика формирования, окисления и анализа стурктур Ме1пР СаА8 и МехОу1пР ваАв Мс V, Со .
2.1 Синтез и изучение структур
2.2 Выбор объектов исследования.
2.3 Используемые материалы
2.4 Формирование сплошных структур
2.4.1 Магнетрон ное распыление
2.5 Формирование островковых структур.
2.6 Термическое окисление.
2.7 Эллинсометрия и кинетическая обработка данных.
2.8 Ожеэлектронная спектроскопия.
2.9 Растровая элекгронная микроскопия.
2.9.1 Взаимодействие электронного пучка с образцом.
, 2.9.2 Неупругое рассеяние.
2.9.3 Упругое рассеяние
2.9.4 Вторичные электроны.
2.9.5 Детекторы.
2.9.6 Топографический и элементный контраст.
2. ИК спектроскопия
2. Рентгенофазовый анализ
2. Методика измерения электрофизических свойств плнок .
Глава 1. Эволюция полупроводниковых монокристаллов I и при окислении В присутствии хемостимуляторов V, Со, V и СочОу.
3.1 Результаты кинетических исследований термического окисления структур V , VI, СоI Р, УгОяСаАэ, VI и xI
3.2 Результаты Ожеэлектронной спектроскопии и вторичной ионной массспектрометрии.
3.3 Результаты ИК спектроскопии для образцов со сплошным слоем хемостимулятора.
3.4 Данные рентгенофазового анализа
3.4. Образцы со сплошным слоем хемостимулятора
3.4.2 Образцы с нанеснными наноостровками хемостимуляторов
3.5 Морфологии островковых структур МеМехОу1пР
3.5.1 Металлические и оксидные островки из составного источника
3.6 Окислительная эволюция островковых структур.
3.7 Электрофизические свойства плнок.
Глава VI. Механизм химических взаимодействий в процессе термического окисления в структурах Ме1пР СаАэ и
xI V, Со обсуждение результатов
4.1 Особенности транзитного и каталитического окисления фосфида индия и арсснида галлия
4.2 Морфология островковых структур и окисление поверхности фосфида индия на начальном этапе в присутствии искусственных активных центров.
4.2.1 Химические взаимодействия на искусственных активных центрах
4.2.1 Модельная схема химических взаимодействий при термоокислении структур на основе 1пР в присутствии
искусственных активных центров.
4.3 Модельная схема химических взаимодействий при термоокнелении структур на основе 1пР со сплошным слоем хемостнмулятора
4.4 Обобщение кинетических закономерностей процессов термоокисления I в присутствии катализатора
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В 9 предложен метод получения атомарночистой поверхности СаАя 0, состоящий в стравливании пленки остаточных оксидов раствором НС в этиловом спирте. Методом РФЭС и ДМЭ , исследован химический состав поверхности 0 образцов СаАя после различных стандартных способов очистки. Было установлено , что отжиг в Аг приводит к формированию толстого слоя оксида галлия на поверхности образцов, а в результате отжига в потоке Н2 происходит эффективная очистка их поверхности от оксидов и углсродсодержащих загрязнений, причем поверхность имеет стехиометрический состав. Отмечается , что качество очистки образцов при отжиге в потоке Н2 такое же, как при отжиге в сверхвысоком вакууме. Установлено, что при покрытии поверхности ваАя 0 кислородом в один слой последний хемосорбируется в атомарной форме II, причем при покрытии в 0,5 слоя имеет место насыщение адсорбции . Ряд авторов придерживается точки зрения, что атомы кислорода связываются преимущественно с поверхностными атомами мышьяка , . Рассмотрение хемосорбции кислорода на поверхности СаАя с привлечением квантовомеханических представлений приводит к выводу, что молекулярный кислород не может хсмосорбироваться на совершенной поверхности ваАя НО, и что начальная стадия окисления должна начинаться на местах дефектных, где кислород будет диссоциировать на атомы. ЭОС. Их результаты свидетельствуют о том, что на самых ранних стадиях окисления кислород комбинируется с поверхностными атомами галлия. До покрытия 0,5 монослоя атомы мышьяка еще связаны с поверхностными атомами галлия. Дальнейшая адсорбция быстро увеличивает число связей АбО, и при 1,6 монослоя кислорода поверхность состоит из атомов ва и Аб, каждый из которых связан с тремя атомами кислорода, в то время как связи во втором атомном слое сохраняются. Предположительная структура является, таким образом, похожей на разупорядоченный монослой ваАБО. Ясно, что процесс адсорбции определяется структурой поверхностного слоя подложки ее ориентацией , . Для ориентации 1 адсорбция быстрее протекает на плоскости 1 А и предполагается, что в ходе процесса атомы галлия смещаются с поверхности, оставляя за собой высокоактивные центры, которые и обусловливают ускорение дальнейшей адсорбции. В адсорбированной фазе сосуществуют молекулярный и атомарный кислород, которые взаимодействуют с дефектными центрами. Таким образом, при изучении окисления представление о реальной поверхности является очень важным. Это поверхность после механической полировки и последующего химического травления, то есть именно та, которая используется при изготовлении полупроводниковых приборов. Так, распределение заряда на поверхности полупроводников определяется природой и концентрацией адсорбированных примесей. Образование же инверсионных слоев обусловлено зарядом поверхности, который, в свою очередь, зависит от ее загрязнения. Примеси, находящиеся на этой реальной поверхности, влияют на дальнейшие процессы формирования активных центров поверхности, кинетику и механизм роста слоев и свойства полученных структур . Поскольку в данной работе использовались материалы, находящиеся в наноразмерном состоянии в данном случае речь идт как о гонких плнках, так и о нанопорошках различных материалов, целью этого раздела является описание уникальных свойств индивидуальных наночастиц и наноагрегатов, которые влияют на поведение всей системы, в которой находятся. Изза того, что наночастицы состоят из 6 или еще меньшего количества атомов, их свойства отличаются от свойств тех же атомов, связанных в объемном веществе. Уточняя терминологию, отметим, что наночастицами обычно считаются образования из связанных атомов или молекул с размерами 0 нм. На рис. Рис. Различие между неорганической молекулой, наночастицей и объмной фазой на основе количества атомов в кластере . Например, кластер радиусом один нанометр содержит примерно атомов, причем большинство из них находится на поверхности кластера. Это определение на основе размеров не совсем удовлетворительно, поскольку оно не учитывает различия между молекулами и наночасгицами.